中子照相

中子照相

中子照相裝置。中子源提供中子,反應堆中子源是中子照相最合適的中子源,也能套用其他中子源。按照中子能量從低到高可分為冷中子照相、熱中子照相與快中子照相,隨著能量增加穿透能力逐步增強而檢測對比度與解析度逐步降低。以反應堆中子源為例,堆芯直接產生的是平均能量約為2MeV的裂變譜快中子,通過適當措施可以轉換為熱中子與冷中子束。準直器使源發射的中子形成平行的或小角度發散的中子束,以提高照片的解析度。常用的像探測器主要是X射線照相膠片與CCD等數字探測器。因直接探測中子的效率太低,需使用轉換屏,中子同轉換屏相互作用,放出α、β或γ輻射,使照相膠片容易記錄,也可以添加螢光物質將帶電粒子轉換為可見光採用CCD等數字探測器加以記錄。

基本信息

歷史

中子照相中子照相

在1948年,Kallmann發表了一篇關於中子照相的論文,他的技術沿用至今。

原理

中子-內部結構模型圖中子-內部結構模型圖

利用中子束穿透物體時的衰減情況,顯示某些物體的內部結構的技術。按所用的中子的能量中子照相可分為:冷中子照相、熱中子照相和快中子照相。

中子照相裝置。中子源提供中子,反應堆中子源是中子照相最合適的中子源,也能套用其他中子源。如果要進行熱中子照相,在源周圍要圍以適當的慢化物質,使快中子慢化為熱中子,若需要能量更低的冷中子,在反應堆安裝冷中子慢化室。準直器使源發射的中子形成平行的或發散的中子束,以提高照片的解析度。常用的像探測器主要是X射線照相膠片與CCD等數字探測器。因中子無法被直接探測,需使用轉換屏,中子同轉換屏相互作用,放出α、β或γ輻射,使照相膠片容易記錄,也可以添加螢光物質將帶電粒子轉換為可見光採用CCD等數字探測器加以記錄。

中子照相中子照相

轉換屏分兩類,一類是由諸如釓、鋰、硼和鎘等材料製成的屏,它們吸收熱中子後發出瞬時輻射,使探測器曝光。使用這種屏時需採用直接曝光法,即將屏同膠片緊貼,放入暗盒,或者轉換屏耦合CCD數字探測器,直接置於中子束中一起曝光;另一類轉換屏由銦、鏑和銀等材料製成,這種材料俘獲熱中子後形成具有一定壽命的放射性核。使用這種屏時需採用間接曝光法,即將轉換屏置於中子束中,曝光後在轉換屏上就形成了潛在的放射性像。然後,將轉換屏移置在膠片上,讓膠片曝光。

直接曝光法的優點是照相過程短,靈敏度高,像解析度高;缺點是同時也可能記錄了在中子束內的γ射線及其他物體在中子照射時所放出的γ射線,形成較大本底,影響像的清晰度。間接曝光法避免了γ射線的干擾,但照相過程長,適用於有高放射性的物體,如反應堆燃料元件。同X射線照相比較,中子照相的特點是:物質對X射線的衰減能力隨物質原子序數的增大而增大;而物質對中子的衰減能力依賴於元素的核性質,如:鐵、鉛、鉍等重金屬對兆電子伏以下能量中子的衰減能力就比氫、等輕物質小得多。這樣,用中子照相法就可以檢查鐵外殼內的含氫物體的結構。可以看到子彈內部的火藥填充情況。中子照相在材料的非破壞性檢驗中可作為X射線照相的補充。在軍事工業、核工業、航天工業、飛機製造工業、農業和醫學等領域都得到了廣泛的套用。

套用領域

在軍事工業、核工業、航天工業、飛機製造工業、農業和醫學等領域都得到了廣泛的套用。

參考書目

B.Harold,NeutronRadiogRaphy,Elserier,Amsterdam,1965. M.R.Hawkesworth,RadiogRaphywithNeutrons,BritishNuclearEnergySociety,London,1975.

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